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標題: [研究]撞車物理學 [打印本頁]

作者: anderson 時間: 2006-3-6 15:37:32 標題: [研究]撞車物理學

看到其他車友談到潰縮區的問題, 就想到 "撞車物理學" 這個標題.
不曉得擺在這個板是否合適.
人是血肉之軀, 過大的加速度會造成內出血而致命. 一般加速度常用
地心引力 (G力) 作為指標. 比方說受過訓練的飛行員可以承受 9G,
表示可以承受體重9倍的力量而仍然可以飛行.
查了一下, 超過 40G (40倍地心引力) 人就一定會受傷, 50G 會使
50% 兒童受重傷或死亡.
(麻煩在於, 這是要看整個撞擊減速的過程, 從頭到尾都不可以超過)
在減速或者碰撞的過程中, 基本的物理公式是
V2^2 = V1^2 +2*a*S, 由於最後是靜止狀態, V2^2=0,
V1^2 = -2*a*S 也就是 a= V1*(1/2S )^(0.5)
這意謂著若是負加速度維持恆定, 則在減速的或者碰撞的過程中, 對
人體造成的 G 力, 反比於減速距離的平方根. 換言之, 產生的G力,
反比於車體變形尺寸的平方根. 或者, 所受最大 G 力不變,
減速或是潰縮區正比於車速的平方.

作者: anderson 時間: 2006-3-6 15:39:16 標題: [研究]撞車物理學

看到這邊, 我想車友應該有人已經快睡著了. 接下來用數據當實例:
如果取 30G 為上限, 透過仔細的設計, 撞擊減速的力量維持固定, 則最大加速度=
平均加速度=30G. 相關緩衝系統的受力為車重的 30 倍, 大約是幾十噸的數量級.
若潰縮區有 50 公分 (0.5m), 則
V^2= 2* (30*9.8) * 0.5, 可得 V=19.80m/sec, 相當於時速 61.7 Km/hr.
若潰縮區只有十公分, 那有效的速度就低於 27.6Km/hr.
以上的計算, 簡單的說, 就是車禍中需要一些空間把能量釋放掉, 人才不會受傷.
不過, 乘員空間則不允許有過大的變形, 否則乘客會直接承受到撞擊.
(國產車這方面通常都不是太好)
小S 由於車身較短, 可以作為潰縮區域的空間有限, 所以車架設計成很堅固,
撞擊時, 有點讓其他車輛協助分擔能量的用意在. 不過, 若是硬碰硬的情況,
就比較容易讓乘員受傷, 所以駕駛的時候, 還是要小心為上, 萬一意外勢
不可免, 撞擊也要去儘量設法避開電線桿之類非常堅固的靜止物體, 以降低
撞擊力.
潰縮區設計的另外一個考慮, 則是輕微撞擊時不要變形, 儘量讓保險桿吸收能量,
維修主要換掉保險桿就好了. 因為, 若是動用到潰縮區, 坦白說, 雖然台灣的
板金師傅技術高超, 但車體大樑就不能保證下一次撞擊時能否保命了. 這樣的話,
輕微的撞擊就會造成車主的錢包嚴重潰縮, 也並非合理的設計. 也許這還可以
另外開一篇撞車經濟學來討論. :p

作者: kimi 時間: 2006-3-6 15:51:25 標題: [研究]撞車物理學

哇哇∼∼∼
寫的真好，
這是不是你的畢業論文啊
真是夠專業了！！

作者: jameslu 時間: 2006-3-6 16:11:19 標題: [研究]撞車物理學

謝謝分享~

作者: heroicage 時間: 2006-3-6 16:23:02 標題: [研究]撞車物理學

通常在撞車時有多少人可以去想到如何最省錢?
應該是安全、保命第一，不要傷到別人吧!
想如有時間去想最省錢，那就是開的很慢吧!
謝謝分享!

作者: rgo 時間: 2006-3-6 17:04:58 標題: [研究]撞車物理學

thanks!!!!

作者: simonsong 時間: 2006-3-6 17:14:32 標題: [研究]撞車物理學

下面引用由heroicage在 2006/03/07 00:23am 發表的內容：
通常在撞車時有多少人可以去想到如何最省錢?
應該是安全、保命第一，不要傷到別人吧!
想如有時間去想最省錢，那就是開的很慢吧!
謝謝分享!

非常贊成，最重要的是小心駕駛．

作者: anderson 時間: 2006-3-6 17:51:30 標題: [研究]撞車物理學

呵呵, 這篇是之前和朋友在某個網站討論保險桿設計的部份結論. 其實
還有另外一個 "無情" 的結論是 F=ma, 意思是車重越重, 撞擊時 G 力越小.
不過顯然開怪手上街購物不切實際, 車小, 方便也是很重要的.
另外, 看來敝人說的還是不夠清楚, 省錢的問題是車廠造車理念的問題.
比方說像這篇:
http://www.epochtimes.com/b5/1/4/11/n75493.htm
8公里時速撞擊, 修車費從港幣三千七百多元到一萬五千不等. 差四倍.
所以車廠設計理念不同, 車主錢包潰縮率還是會有點差別. :p
合理的車體結構設計應該是前軟後硬, 前面潰縮以釋放動能, 後面則
要抵擋被追撞的力量. (潰縮是後車車頭的事) 不過對於小撞擊,
不能太容易潰縮. 這時保險桿應該要身先士卒, 釋放能量.
Smart 的車頭潰縮空間比較小, 所以要儘量避免硬碰硬以降低撞擊力.
Smart 的安全帶/ 安全氣囊設計方式會有幫助, 但車主的主動安全觀念
的確還是很重要的一環.

作者: enzolee 時間: 2006-3-6 17:51:49 標題: [研究]撞車物理學

心得：如果一定不可避免撞車時，要盡量挑正在移動的物體，千萬不要去撞固定又很堅固的東西。嗯∼ 一定是這樣的！
謝謝分享

作者: anderson 時間: 2006-3-6 18:18:56 標題: [研究]撞車物理學

下面引用由enzolee在 2006/03/06 05:51pm 發表的內容：
心得：如果一定不可避免撞車時，要盡量挑正在移動的物體，千萬不要去撞固定又很堅固的東西。嗯∼ 一定是這樣的！
謝謝分享

對, 主要是要避開電線桿, 大樹, 房屋的柱子之類撞上之後會驟然停止的東西.
但是不要去撞走避的行人或機車騎士.
推撞其他的車輛相對之下比較好一點.
當然, 主動防衛駕駛: 先盡量判斷其他人的意圖, 然後預先採取必要的應變措施
(減速或換車道) 拉大反應空間, 還是最好的.

作者: xeno 時間: 2006-3-6 18:35:56 標題: [研究]撞車物理學

受教了~~感恩!!

作者: smart-1507 時間: 2006-3-6 19:02:44 標題: [研究]撞車物理學

碰撞是各很複雜的學問，先要去瞭解兩個東西：『動能』與『衝量』。要計算一場碰撞，考慮的因素太多了，只有電腦可以大略的模擬出來。人體可以承受的G值不止40G，關鍵不在G值大小，在於承受的時間（題外話：這也是設計煞車時的最大考量因素）。
小S的潰縮區很小，發揮不了多大的效果，主要的能量吸收還是在安全器囊，因此小S的安全器囊規格可是嚇死人的大。
車子越安全索價就一定不便宜，人重要？車重要？端看使用者取捨。
順道推薦一本書：『牛頓物理駕訓班』天下文化出版的，裡面以物理的觀念來介紹汽車，很適合不懂車又對車子有興趣的車友閱讀喔∼

作者: SIRIUS 時間: 2006-3-6 20:07:17 標題: [研究]撞車物理學

這些原理與理論確實不容易意會,不過我只知道我看過二台撞斷電線桿,二台撞大樹,二台撞護欄,二台滾下山的smart,人都沒什麼事情......
想了解老師對以上有沒有更深的見解或是該車的優異性,若如此每家車廠是否該向smart看齊,謝謝

作者: weiwei929 時間: 2006-3-6 21:46:01 標題: [研究]撞車物理學

謝謝分享

作者: panychen 時間: 2006-3-6 22:40:27 標題: [研究]撞車物理學

果然是smart最猛

作者: hsnuer1202 時間: 2006-3-6 22:49:02 標題: [研究]撞車物理學

謝謝分享

作者: jason嚴正興 時間: 2006-3-6 22:58:55 標題: [研究]撞車物理學

謝謝專業又清晰的分享!

作者: windgrass062 時間: 2006-3-7 00:09:41 標題: [研究]撞車物理學

受教ㄌ~~~
結論:
1.能不撞車就別撞~~
2.要撞最好撞會動又不會被你撞傷ㄉ太嚴重ㄉ東西~~
3.記ㄉ買保險~~~
^_^

作者: anderson 時間: 2006-3-7 00:17:36 標題: [研究]撞車物理學

下面引用由smart-1507在 2006/03/06 07:02pm 發表的內容：
碰撞是各很複雜的學問，先要去瞭解兩個東西：『動能』與『衝量』。要計算一場碰撞，考慮的因素太多了，只有電腦可以大略的模擬出來。人體可以承受的G值不止40G，關鍵不在G值大小，在於承受的時間（題外話：這也　...

前文中做了非常概略的簡化假設: 假設撞擊受力是持續且均勻的, 且整個人體受力
和車輛相同且相等, 這純粹是因為這樣比較好算, (中學物理就夠了) 呵.
V1^2 = -2*a*S 各項再乘上質量, 其實就是動能的釋放過程.
至於衝量, 基本的計算式是 F* delta(t) = m*v, 力乘以施力的時間等於動量的
變化. 兩邊除以質量再除以時間, 就是加速度G.
實際上撞擊受力會發生在很短暫的時間內, 而不是均勻分散, 所以車輛所受
G力會更大. 不過, 撞擊時安全帶和安全氣囊有助於使衝擊力分散在比較
長一點的時間, 所以人體受G力又會比車輛的少. 不過, 車輛受力大,
人體受力也會大, 這趨勢是不變的.
如果要仔細考慮, 就要使用一般公認的標準,
NHTSA standard: 胸部能承受的 G 力 (50% 受重傷 or 死亡)
成年男性: 75G, 女性: 65G, 兒童: 50G. (頭部則能夠承受 100G)
http://hypertextbook.com/facts/2004/YuriyRafailov.shtml
這些都考慮進來, 那就真的可以寫論文了. 不過這目標太遠大,
敝人只是打算點出: 嚴重撞擊時, 車體潰縮區的必要性, 以及若是撞擊
已勢不可免, 如何才能儘量降低對人體的傷害. 至於輕微撞擊時
維修的經濟性, 那則是順帶提到的部份. 希望能對大家有幫助.

作者: titan641129 時間: 2006-3-7 06:58:52 標題: [研究]撞車物理學

感謝大大嘔心瀝血的佳作歐~~~

作者: attorney 時間: 2006-3-7 08:50:53 標題: [研究]撞車物理學

下面引用由smart-1507在 2006/03/06 07:02pm 發表的內容：
碰撞是各很複雜的學問，先要去瞭解兩個東西：『動能』與『衝量』。要計算一場碰撞，考慮的因素太多了，只有電腦可以大略的模擬出來。人體可以承受的G值不止40G，關鍵不在G值大小，在於承受的時間（題外話：這也　...

我去買一本來看看
謝謝大家的傾囊相授

作者: smart 時間: 2006-3-7 09:49:22 標題: [研究]撞車物理學

下面引用由enzolee在 2006/03/06 05:51pm 發表的內容：
心得：如果一定不可避免撞車時，要盡量挑正在移動的物體，千萬不要去撞固定又很堅固的東西。嗯∼ 一定是這樣的！
謝謝分享

可是電線桿這麼小,很多車還是喜歡去K它.....我就K過一次....哈....又是一段故事.... :em11:

作者: AC1 時間: 2006-3-7 16:55:41 標題: [研究]撞車物理學

哇∼哇∼哇∼真是強哇

作者: kevinwu1900 時間: 2006-3-7 22:00:37 標題: [研究]撞車物理學

thanks!!

作者: montoya 時間: 2006-3-8 21:28:39 標題: [研究]撞車物理學

感恩~~~

作者: you5933 時間: 2006-3-9 10:08:28 標題: [研究]撞車物理學

感謝分享

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